Evidence for the Bifunctional Nature of Pt-Re Catalysts for Selective Glycerol Hydrogenolysis

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 10, 2015, Pages 5679-5695

  Falcone, Derek D ^a   Hack, John H ^a   Klyushin, Alexander Yu ^b   Knop Gericke, Axel ^b   Schlögl, Robert ^b   Davis, Robert J ^a  

^a University of Virginia   (United States)

^b FRITZ HABER INSTITUT DER MAX PLANCK GESELLSCHAFT   (Germany)

Author keywords

bimetallic; biomass; Br nsted acidity; heterogeneous catalysis; platinum; rhenium; X ray photoelectron spectroscopy

Indexed keywords

BIOMASS; CARRIER MOBILITY; CATALYSIS; CATALYSTS; DEHYDRATION; GLYCEROL; HYDROGENATION; HYDROGENOLYSIS; HYDROLYSIS; INFRARED SPECTROSCOPY; ISOTOPES; PLATINUM; RHENIUM;

1 ,2-PROPANEDIOL; ACID CATALYZED DEHYDRATION; AMBIENT PRESSURE XPS; BIMETALLIC; EXPERIMENTAL EVIDENCE; GLYCEROL HYDROGENOLYSIS; KINETIC ISOTOPE EFFECTS; PRODUCT SELECTIVITIES;

X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY;

EID: 84943167167     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.5b01371     Document Type: Article

References (89)

1. Simonetti, D.; Kunkes, E.; Dumesic, J. J. Catal. 2007, 247, 298-306 10.1016/j.jcat.2007.01.022
2. Kunkes, E.; Simonetti, D.; Dumesic, J.; Pyrz, W.; Murillo, L.; Chen, J.; Buttrey, D. J. Catal. 2008, 260, 164-177 10.1016/j.jcat.2008.09.027
3. King, D. L.; Zhang, L.; Xia, G.; Karim, A. M.; Heldebrant, D. J.; Wang, X.; Peterson, T.; Wang, Y. Appl. Catal., B 2010, 99, 206-213 10.1016/j.apcatb.2010.06.021
4. Daniel, O. M.; DeLaRiva, A.; Kunkes, E. L.; Datye, A. K.; Dumesic, J. A.; Davis, R. J. ChemCatChem 2010, 2, 1107-1114 10.1002/cctc.201000093
5. Koso, S.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. J. Catal. 2011, 280, 221-229 10.1016/j.jcat.2011.03.018
6. Amada, Y.; Shinmi, Y.; Koso, S.; Kubota, T.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. Appl. Catal., B 2011, 105, 117-127 10.1016/j.apcatb.2011.04.001
7. Chia, M.; Pagán-Torres, Y. J.; Hibbitts, D.; Tan, Q.; Pham, H. N.; Datye, A. K.; Neurock, M.; Davis, R. J.; Dumesic, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12675-12689 10.1021/ja2038358
8. Chia, M.; O'Neill, B. J.; Alamillo, R.; Dietrich, P. J.; Ribeiro, F. H.; Miller, J. T.; Dumesic, J. A. J. Catal. 2013, 308, 226-236 10.1016/j.jcat.2013.08.008
9. Dietrich, P. J.; Akatay, M. C.; Sollberger, F. G.; Stach, E. A.; Miller, J. T.; Delgass, W. N.; Ribeiro, F. H. ACS Catal. 2014, 4, 480-491 10.1021/cs4008705
10. Dietrich, P. J.; Wu, T.; Sumer, A.; Dumesic, J. A.; Jellinek, J.; Delgass, W. N.; Ribeiro, F. H.; Miller, J. T. Top. Catal. 2013, 56, 1814-1828 10.1007/s11244-013-0115-1
11. Dietrich, P. J.; Sollberger, F. G.; Akatay, M. C.; Stach, E. A.; Delgass, W. N.; Miller, J. T.; Ribeiro, F. H. Appl. Catal., B 2014, 156-157, 236-248 10.1016/j.apcatb.2014.03.016
12. Ciftci, A.; Ligthart, D. A. J. M.; Sen, A. O.; van Hoof, A. J. F.; Friedrich, H.; Hensen, E. J. M. J. Catal. 2014, 311, 88-101 10.1016/j.jcat.2013.11.011
13. Ciftci, A.; Ligthart, D. A. J. M.; Hensen, E. J. M. Green Chem. 2014, 16, 853-863 10.1039/C3GC42046A
14. Takeda, Y.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. Catal. Sci. Technol. 2012, 2, 2221-2223 10.1039/c2cy20302b
15. Xiao, J.; Puddephatt, R. J. Coord. Chem. Rev. 1995, 143, 457-500 10.1016/0010-8545(94)07008-8
16. Xiao, J.; Hao, L.; Puddephatt, R. J.; Manojlovic-Muir, L.; Muir, K. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6316-6326 10.1021/ja00128a022
17. Ebashi, T.; Ishida, Y.; Nakagawa, Y.; Ito, S.; Kubota, T.; Tomishige, K. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6518-6526 10.1021/jp911908c
18. Kirilin, A. V.; Tokarev, A. V.; Manyar, H.; Hardacre, C.; Salmi, T.; Mikkola, J.-P.; Murzin, D. Y. Catal. Today 2014, 223, 97-107 10.1016/j.cattod.2013.09.020
19. Kim, Y. T.; Dumesic, J. A.; Huber, G. W. J. Catal. 2013, 304, 72-85 10.1016/j.jcat.2013.03.022
20. Mascal, M.; Dutta, S.; Gandarias, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 1854-1857 10.1002/anie.201308143
21. Rahimpour, M. R.; Jafari, M.; Iranshahi, D. Appl. Energy 2013, 109, 79-93 10.1016/j.apenergy.2013.03.080
22. Cortright, R. D.; Davda, R. R.; Dumesic, J. A. Nature 2002, 418, 964-967 10.1038/nature01009
23. Huber, G. W.; Shabaker, J. W.; Evans, S. T.; Dumesic, J. A. Appl. Catal., B 2006, 62, 226-235 10.1016/j.apcatb.2005.07.010
24. Lehnert, K.; Claus, P. Catal. Commun. 2008, 9, 2543-2546 10.1016/j.catcom.2008.07.002
25. Wen, G.; Xu, Y.; Ma, H.; Xu, Z.; Tian, Z. Int. J. Hydrogen Energy 2008, 33, 6657-6666 10.1016/j.ijhydene.2008.07.072
26. Maris, E.; Davis, R. J. J. Catal. 2007, 249, 328-337 10.1016/j.jcat.2007.05.008
27. Maris, E.; Ketchie, W.; Murayama, M.; Davis, R. J. J. Catal. 2007, 251, 281-294 10.1016/j.jcat.2007.08.007
28. Miyazawa, T.; Kusunoki, Y.; Kunimori, K.; Tomishige, K. J. Catal. 2006, 240, 213-221 10.1016/j.jcat.2006.03.023
29. Furikado, I.; Miyazawa, T.; Koso, S.; Shimao, A.; Kunimori, K.; Tomishige, K. Green Chem. 2007, 9, 582-588 10.1039/b614253b
30. Shinmi, Y.; Koso, S.; Kubota, T.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. Appl. Catal., B 2010, 94, 318-326 10.1016/j.apcatb.2009.11.021
31. Tamura, M.; Amada, Y.; Liu, S.; Yuan, Z.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. J. Mol. Catal. A: Chem. 2014, 388-389, 177-187 10.1016/j.molcata.2013.09.015
32. Koso, S.; Furikado, I.; Shimao, A.; Miyazawa, T.; Kunimori, K.; Tomishige, K. Chem. Commun. 2009, 2035-2037 10.1039/b822942b
33. Chen, K.; Koso, S.; Kubota, T.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. ChemCatChem 2010, 2, 547-555 10.1002/cctc.201000018
34. Zhang, L.; Karim, A. M.; Engelhard, M. H.; Wei, Z.; King, D. L.; Wang, Y. J. Catal. 2012, 287, 37-43 10.1016/j.jcat.2011.11.015
35. Wei, Z.; Karim, A. M.; Li, Y.; King, D. L.; Wang, Y. J. Catal. 2015, 322, 49-59 10.1016/j.jcat.2014.11.006
36. Vicente, B. C.; Nelson, R. C.; Moses, A. W.; Chattopadhyay, S.; Scott, S. L. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 9012-9024 10.1021/jp109929g
37. Hibbitts, D.; Tan, Q.; Neurock, M. J. Catal. 2014, 315, 48-58 10.1016/j.jcat.2014.03.016
38. Tysoe, W. T.; Zaera, F.; Somorjai, G. A. Surf. Sci. 1988, 200, 1-14 10.1016/0039-6028(88)90428-1
39. Greiner, M. T.; Rocha, T. C. R.; Johnson, B.; Klyushin, A.; Knop-Gericke, A.; Schlögl, R. Z. Phys. Chem. 2014, 228, 521-541 10.1515/zpch-2014-0002
40. Koso, S.; Watanabe, H.; Okumura, K.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 3079-3090 10.1021/jp2114225
41. Amada, Y.; Watanabe, H.; Tomishige, K. et al. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 23503-23514 10.1021/jp308527f
42. Baranowska, K.; Okal, J.; Miniajluk, N. Catal. Lett. 2014, 144, 447-459 10.1007/s10562-013-1169-1
43. Zhu, S.; Zhu, Y.; Hao, S.; Chen, L.; Zhang, B.; Li, Y. Catal. Lett. 2012, 142, 267-274 10.1007/s10562-011-0757-1
44. Zhu, S.; Qiu, Y.; Zhu, Y.; Hao, S.; Zheng, H.; Li, Y. Catal. Today 2013, 212, 120-126 10.1016/j.cattod.2012.09.011
45. Zhu, S.; Gao, X.; Zhu, Y.; Zhu, Y.; Xiang, X.; Hu, C.; Li, Y. Appl. Catal., B 2013, 140-141, 60-67 10.1016/j.apcatb.2013.03.041
46. Zhu, S.; Gao, X.; Zhu, Y.; Cui, J.; Zheng, H.; Li, Y. Appl. Catal., B 2014, 159, 391-399 10.1016/j.apcatb.2014.04.049
47. Chen, K.; Mori, K.; Watanabe, H.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. J. Catal. 2012, 294, 171-183 10.1016/j.jcat.2012.07.015
48. Nakagawa, Y.; Tomishige, K. Catal. Surv. Asia 2011, 15, 111-116 10.1007/s10563-011-9114-z
49. Chiang, Y.; Kresge, A. J.; Tang, Y. S.; Wirz, J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 460-462 10.1021/ja00314a055
50. Bohne, C.; MacDonald, I. D.; Dunford, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 7867-7868 10.1021/ja00284a080
51. Chiang, Y.; Kresge, A. J.; Schepp, N. P. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 3977-3980 10.1021/ja00193a033
52. Arceo, E.; Ellman, J. A.; Bergman, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11408-11409 10.1021/ja103436v
53. Gandarias, I.; Arias, P. L.; Requies, J.; El Doukkali, M.; Güemez, M. B. J. Catal. 2011, 282, 237-247 10.1016/j.jcat.2011.06.020
54. Martin, A.; Armbruster, U.; Gandarias, I.; Arias, P. L. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2013, 115, 9-27 10.1002/ejlt.201200207
55. Nakagawa, Y.; Mori, K.; Chen, K.; Amada, Y.; Tamura, M.; Tomishige, K. Appl. Catal., A 2013, 468, 418-425 10.1016/j.apcata.2013.09.021
56. Tanuma, S.; Powell, C. J.; Penn, D. R. Surf. Interface Anal. 1994, 21, 165-176 10.1002/sia.740210302
57. Duke, A. S.; Galhenage, R. P.; Tenney, S. A.; Sutter, P.; Chen, D. A. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 381-391 10.1021/jp509725n
58. Komiyama, M.; Ogino, Y.; Akai, Y.; Goto, M. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1983, 79, 1719-1728 10.1039/f29837901719
59. Cimino, A.; de Angelis, B. A.; Gazzoli, D.; Valigi, M. Z. Anorg. Allg. Chem. 1980, 471, 208-226 10.1002/zaac.19804710124
60. Chan, A. S. Y.; Chen, W.; Wang, H.; Rowe, J. E.; Madey, T. E. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14643-14651 10.1021/jp040168x
61. Moulder, J. F.; Stickle, W. F.; Sobol, P. E.; Bomben, K. D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy; Physical Electronics: Eden Prairie, MN, 1995.
62. Hilbrig, F.; Michel, C.; Haller, G. L. J. Phys. Chem. 1992, 96, 9893-9899 10.1021/j100203a058
63. Corrsin, L.; Fax, B. J.; Lord, R. C. J. Chem. Phys. 1953, 21, 1170-1176 10.1063/1.1699158
64. Zaki, M. I.; Hasan, M. A.; Al-Sagheer, F. A. et al. Colloids Surf., A 2001, 190, 261-274 10.1016/S0927-7757(01)00690-2
65. Busca, G. Catal. Today 1998, 41, 191-206 10.1016/S0920-5861(98)00049-2
66. Andanson, J.; Baiker, A. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4571-4584 10.1039/b919544k
67. Connell, G.; Dumesic, J. A. J. Catal. 1987, 105, 285-298 10.1016/0021-9517(87)90059-5
68. Emeis, C. A. J. Catal. 1993, 141, 347-354 10.1006/jcat.1993.1145
69. Yuan, Q.; Yin, A. X.; Luo, C.; Sun, L. D.; Zhang, Y. W.; Duan, W. T.; Liu, H. C.; Yan, C. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3465-3472 10.1021/ja0764308
70. Kawai, T.; Jiang, K. M.; Ishikawa, T. J. Catal. 1996, 159, 288-295 10.1006/jcat.1996.0090
71. Namba, S.; Hosonuma, N.; Yashima, T. J. Catal. 1987, 72, 16-20 10.1016/0021-9517(81)90073-7
72. Segawa, K.; Sugiyama, A.; Kurusu, Y. Stud. Surf. Sci. Catal. 1991, 60, 73-80 10.1016/S0167-2991(08)61886-8
73. Kimura, M.; Nakato, T.; Okuhara, T. Appl. Catal., A 1997, 165, 227-240 10.1016/S0926-860X(97)00204-4
74. Maris, E. P.; Ketchie, W. C.; Oleshko, V.; Davis, R. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7869-7876 10.1021/jp057022y
75. Marécot, P.; Fakche, A.; Kellali, B.; Mabilon, G.; Prigent, M.; Barbier, J. Appl. Catal., B 1994, 3, 283-294 10.1016/0926-3373(94)00003-4
76. Oh, H. S.; Yang, J. H.; Costello, C. K.; Wang, Y. M.; Bare, S. R.; Kung, H. H.; Kung, M. C. J. Catal. 2002, 210, 375-386 10.1006/jcat.2002.3710
77. Tao, F.; Grass, M. E.; Zhang, Y.; Butcher, D. R.; Renzas, J. R.; Liu, Z.; Chung, J. Y.; Mun, B. S.; Salmeron, M.; Somorjai, G. A. Science 2008, 322, 932-934 10.1126/science.1164170
78. Tao, F.; Grass, M. E.; Zhang, Y.; Butcher, D. R.; Aksoy, F.; Aloni, S.; Altoe, V.; Alayoglu, S.; Renzas, J. R.; Tsung, C. K.; Zhu, Z.; Liu, Z.; Salmeron, M.; Somorjai, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8697-8703 10.1021/ja101502t
79. Greeley, J.; Mavrikakis, M. Nat. Mater. 2004, 3, 810-815 10.1038/nmat1223
80. Wang, S.; Yin, K.; Zhang, Y.; Liu, H. ACS Catal. 2013, 3, 2112-2121 10.1021/cs400486z
81. Auneau, F.; Michel, C.; Delbecq, F.; Pinel, C.; Sautet, P. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 14288-14299 10.1002/chem.201101318
82. Ide, M. S.; Hao, B.; Neurock, M.; Davis, R. J. ACS Catal. 2012, 2, 671-683 10.1021/cs200567z
83. Jones, W. D. Acc. Chem. Res. 2003, 36, 140-146 10.1021/ar020148i
84. Bender, B. R.; Kubas, G. J.; Jones, L. H.; Swanson, B. I.; Eckert, J.; Capps, K. B.; Hoff, C. D. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9179-9190 10.1021/ja971009c
85. Meemken, F.; Baiker, A.; Dupré, J.; Hungerbühler, K. ACS Catal. 2014, 4, 344-354 10.1021/cs4009122
86. Bluhm, H.; Hävecker, M.; Knop-Gericke, A.; Kiskinova, M.; Schlögl, R.; Salmeron, M. MRS Bull. 2007, 32, 1022-1030 10.1557/mrs2007.211
87. Klyushin, A. Y.; Rocha, T. C. R.; Hävecker, M.; Knop-Gericke, A.; Schlögl, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 7881-7886 10.1039/c4cp00308j
88. Knop-Gericke, A.; Kleimenov, E.; Hävecker, M.; Blume, R.; Teschner, D.; Zafeiratos, S.; Schlögl, R.; Bukhtiyarov, V. I.; Kaichev, V. V; Prosvirin, I. P.; Nizovskii, A. I.; Bluhm, H.; Barinov, A.; Dudin, P.; Kiskinova, M. Adv. Catal. 2009, 52, 213-272 10.1016/S0360-0564(08)00004-7
89. Yeh, J. J.; Lindau, I. At. Data Nucl. Data Tables 1985, 32, 1 10.1016/0092-640X(85)90016-6